塔式太阳能辅助1000MW燃煤发电机组锅炉的热力性能分析

以某1000MW超临界机组为参考,提出一种塔式太阳能辅助燃煤发电的系统,从锅炉屏式过热器后抽出一部分高温蒸汽送入塔式太阳集热器吸热,为平衡抽汽后受热面能量匹配,锅炉加设烟气再循环系统,保证受热面的安全运行。利用电站仿真软件Ebsilon professional进行热力性能模拟,模拟结果表明烟气再循环系统投入运行后能保障该互补发电系统锅炉侧安全,在变工况运行下锅炉效率并未有大幅下降;该太阳能辅助燃煤发电系统最大能有效降低了发电煤耗约7.2g/(k W?h)。     

超超临界机组蒸汽含氢量监测技术应用

某超超临界1 000MW机组锅炉额定过热蒸汽流量为2 996.3t/h,压力为27.46MPa,过热蒸汽/再热蒸汽温度为605℃。该锅炉屏式过热器(屏过)、高温过热器(高过)和高温再热器(高再)材料均购自德国克虏伯公司,每屏最外3圈管材均为DMV 310N     

塔式太阳能辅助燃煤发电系统设计与运行特性仿真研究

针对某350MW国产亚临界燃煤机组,设计了塔式太阳能辅助燃煤发电系统。塔式太阳能光热系统(太阳能锅炉)自高压加热器出口引出5%左右的给水将其加热至与燃煤锅炉相同的出口蒸汽参数后,与燃煤锅炉产生的蒸汽一同送入汽轮机做功。采用模块化建模方法,构建塔式太阳能辅助燃煤发电系统实时动态仿真模型,根据某地春分日的太阳能数据,模拟了该系统从第1天太阳能锅炉冷态启动开始的全天运行工况,以及太阳能锅炉在停炉后经过1夜的自然冷却在第2天早晨开始的热态启动工况。结果表明,在太阳能锅炉的启动初期会对燃煤机组的运行产生扰动,但在燃煤机组控制系统的自动调节下可以保证机组的稳定运行。为了保证太阳能辅助燃煤发电系统出口蒸汽参数与燃煤锅炉出口蒸汽参数匹配,太阳能的蒸汽流量随太阳能辐射强度变化,在正午达到最大值。太阳能锅炉热态启动时间与冷态启动相比大幅缩短,若能保证该系统连续运行,可为燃煤机组带来显著的经济效益。但由太阳能的间歇性决定的太阳能锅炉的频繁启停,会加剧太阳能锅炉金属材料的低周疲劳寿命损耗。     

塔式太阳能辅助燃煤发电系统技术经济性分析

塔式太阳能辅助燃煤发电是一种提高太阳能利用率、降低燃煤消耗的发电技术。该技术是将高温塔式太阳能热与常规燃煤发电机组相耦合,利用塔式太阳集热场产生高温蒸汽并参与燃煤电站系统作功。本文对某1 000 MW塔式太阳能辅助燃煤发电系统在太阳辐射资源和电网电力调度波动下的发电量及其构成(燃煤发电和太阳能发电)和电站全生命周期内的技术经济性进行了研究。结果表明:塔式太阳能辅助燃煤发电系统运营期内平均光电转换效率为18.2%,远高于常规塔式太阳能热发电站的光电转换效率;电站项目的平准化电力成本为0.319元/(k W·h),所得税后财务内部收益率为11.29%,具有良好的收益能力和较低的投资成本;塔式太阳能辅助燃煤发电系统比相同电力调度下1 000 MW燃煤电站少燃煤257.4万t,减少CO2排放723.8万t;当考虑碳捕集成本时,为使该塔式太阳能辅助燃煤发电系统与相同容量燃煤电站具有相同的市场竞争力,则需国家电价补贴0.065元/(k W·h)。     

1 000 MW二次再热火电机组主蒸汽温度控制策略及工程应用

以具有时变特性、大惯性和非线性的二次再热机组蒸汽温度受控对象为背景,结合超超临界直流锅炉特性,分析了过热器出口主蒸汽温度的变化机理,提出了基于改进型Smith预估补偿器实现的喷水减温控制系统。结合某1 000 MW超超临界二次再热塔式锅炉,给出了控制策略的设计要点。实践证明,该系统能有效解决超超临界二次再热机组主蒸汽温度控制的大延迟和大惯性问题,提高主蒸汽温度的动态控制品质,同时降低调试难度。     

锅炉蒸汽侧氧化膜对过热器金属壁温的影响分析

针对大型燃煤锅炉高温受热面沿宽度方向受热不均从而引发受热面超温的问题,以某600 MW超临界燃煤锅炉末级过热器为研究对象,结合高温受热面蒸汽侧氧化膜生长预测模型,通过热偏差计算,分析了氧化膜的生长对金属壁温的影响。结果表明:蒸汽侧氧化膜的生长引起管壁温度不同程度地升高,严重的可能导致过热器局部区域超温运行,从而降低了金属高温蠕变断裂寿命,因而热偏差计算中必须考虑氧化膜对金属壁温的影响。     

基于氧化膜生成速度和剥落厚度的600MW超临界锅炉高温过热器安全性分析

金属蒸汽侧氧化膜的生长和剥落对超临界或超超临界锅炉高温受热面的安全性有直接影响。以2台600MW超临界锅炉为对象,详细分析因蒸汽侧氧化膜剥落所导致的高温过热器爆管事故,介绍实际运行中所采取的提高高温受热面安全性的技术措施。在此基础上,以T91和TP347HFG管材为例,针对设备改造设计提出基于金属蒸汽侧氧化膜生长和剥落规律评价高温受热面金属安全性的方法,并应用于这2台锅炉高温过热器的实际改造方案的安全性评价,评价结果表明改造方案可以实现高温过热器在一个大修期内安全运行的预定目标,同时给出进一步优化改造方案的建议。研究结果对于制定锅炉检修计划和安全运行技术措施具有指导意义。     

基于吸热偏差的燃烧调整在超超临界塔式锅炉中的应用

基于炉内壁温在线监测系统对锅炉高温受热面吸热偏差的在线分析功能,国电谏壁发电厂2×1 000MW超超临界塔式锅炉实现了对燃烧过程吸热偏差的实时控制和异常状态诊断,可将三级过热器的吸热偏差Kr控制在1.1以内,二级再热器的吸热偏差Kr控制在1.15以内。当锅炉主、再汽温以额定参数605℃/603℃运行时,高温受热面管屏最高温度距离设计允许值仍保持有足够的安全余量,保证了锅炉长期安全稳定运行。     

300MW亚临界压力燃油锅炉过热器和再热器高温腐蚀的试验研究

通过对望亭电厂第12号锅炉(300MW UP 型直流锅炉)高温过热器、高温再热器出口管子外壁减薄量的实际测量及对锅炉燃油灰成份的分析,指出高温过热器出口管子存在轻度高温腐蚀,其平均腐蚀速率为0.1mm/年,最大为0.26mm/年;并指出高温腐蚀及腐蚀速率与受热面上的结灰具有腐蚀性及管壁温度有关。     

基于离散准二维集总参数模型的锅炉过热器壁温及氧化皮厚度模拟计算

针对某超超临界1 000 MW机组塔式锅炉过热器,建立了准二维离散集总参数模型,并采用Visual Basic语言开发了一套锅炉过热器壁温及其蒸汽侧氧化皮厚度的计算软件,计算了不同负荷下锅炉过热器各处的管壁温度及氧化皮厚度,并分析了负荷对过热器管壁温度的影响,以及不同过热器、管壁温度、蒸汽参数对氧化皮生长的影响。结果表明:在相同管道材料下,管壁平均温度越高,管壁温度的变化对氧化皮增长速度影响越大;蒸汽流量对氧化皮生长速率影响较大,蒸汽流量的降低将极大地加速氧化皮生长;蒸汽压力对氧化皮生长的影响需从物理与化学两方面综合考虑。     

超超临界锅炉屏式过热器改造方案与校核计算结果分析

针对某电厂超超临界锅炉在中低负荷下存在水冷壁出口中间点温度过热度低的问题,从锅炉设计和实际运行结果分析出发,提出减小锅炉屏式过热器受热面面积的改造方案,并通过对改造前后的锅炉进行全面的热力校核计算,分析在不同负荷下屏式过热器面积减少量对煤耗、过热器各受热面进出口蒸汽温度、过热器减温水量以及高温过热器和再热器平均壁温的影响。计算结果表明:在不同负荷下随着屏式过热器面积减少量的增加,煤耗略有增加;过热器减温水量减少;水冷壁出口中间点温度呈先降低后升高的变化趋势;受热面中只有屏式和低温过热器进出口蒸汽温度发生了较大的变化;高温过热器和再热器平均壁温均升高,但增加幅度较小。因此,从热力计算分析结果来看,减少屏式过热器受热面面积虽然煤耗略有增加,但在减少量选取合适的情况下是可以达到提高水冷壁出口中间点温度的作用,从而提高机组运行安全性。     

超临界循环流化床锅炉屏式过热器吸热量偏差特性研究

超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)燃烧技术作为一种具有综合性优点的技术,被广泛应用,但其炉膛中屏式过热器爆管泄漏问题频繁发生,故有必要对其水动力特性及吸热量偏差特性进行研究分析。根据针对超临界CFB锅炉炉膛内屏式过热器所建立的复杂流动网络系统的数学模型,及屏式过热器出口汽温分布实炉测量数据,对热负荷进行反推,计算分析了河曲电厂350MW超临界CFB锅炉以及白马电厂600MW超临界CFB锅炉中屏式过热器流量分配、出口汽温分布及壁温特性,并计算得到了屏式过热器中吸热量热偏差系数分布。计算结果表明,屏式过热器吸热量及热偏差系数在近壁侧、近火侧较小,在受热面中部则二者较大,这是由于各处烟气颗粒浓度的不同而影响传热造成,对吸热量及传热系数的分析研究对超临界CFB锅炉的设计及优化改造提供了理论依据。     

1000 MW超超临界锅炉吹管方式及过程的研究

为了选取合适的超超临界锅炉吹管方式,阐述了超超临界锅炉吹管的技术特点,根据某1000 MW超超临界锅炉吹管实例,计算了吹管系数,提出了将稳压吹管与降压吹管互相结合的方式,提高了锅炉吹管效果.结果证明,超超临界锅炉采用降压吹管时,吹管系数难以达到要求;启动分离器压力取6.0 MPa时采用稳压吹管过热器吹管系数可达到1.0以上,再热器吹管系数可达到1.2以上.超超临界锅炉吹管汽温主要通过燃水比控制好中间点温度,通过减温水控制蒸汽温度.     

超临界锅炉TP347H高温过热器氧化皮特性的研究

为找出TP347H高温过热器氧化皮的特性,对某电厂超临界直流锅炉高温过热器脱落的氧化皮进行了SEM分析和成分分析。通过计算掌握了脱落的氧化皮对高温过热器管间热偏差的影响;通过数值模拟和氧化皮实测找到了氧化皮的分布规律。研究发现:TP347H高温过热器脱落的氧化皮为细小片状,一般长、宽为2~5mm,最长可达8 mm,颜色为灰黑色,外层疏松多孔,呈颗粒状,且较为平整,内层较外层致密,但是不平整,主要由Fe2O3和Fe3O4构成,脱落的氧化皮也会导致管间热偏差系数的增大;TP347H高温过热器的氧化皮分布与温度高低分布一致,且沿烟气流动方向降低。     

锅炉过热器爆管原因分析及预防措施

过热器是锅炉重要的受热面之一,其安全可靠运行直接关系到锅炉生产的稳定性.针对锅炉过热器在运行中常见的爆管问题,从高温腐蚀、错用钢材、焊接缺陷、热偏差、飞灰磨损等方面进行原因分析,并提出了相应的预防措施:通过调整燃煤量和烟气温度来控制过热器出口蒸汽温度、加强燃煤的监督管理、采用新型合格材料、提高检修质量与工艺等,从而保证了锅炉设备的安全运行.     

化学清洗对超临界机组末级过热器换热管传热过程影响模拟研究

化学清洗是解决超临界机组过热器频繁超温的有效措施。本文以某超临界660 MW机组末级过热器T91换热管为研究对象,通过理论分析该锅炉实际运行工况与ANSYS软件模拟相结合的方法,研究该锅炉末级过热器换热管传热过程,并对化学清洗前后换热管壁温分布进行研究。结果表明:氧化皮越厚、机组负荷越高,过热器换热管壁温越高;化学清洗可以显著改善末级过热器换热性能,降低末级过热器管屏之间的温度偏差。     

燃煤锅炉吹灰对锅炉指标参数的影响及其预测模型的研究

在实现燃煤锅炉受热面灰污在线监测的基础上,以某电厂300 MW机组锅炉为例,通过改变负荷和受热面的清洁率,使用变工况热力计算方法来分析锅炉的稳态热工性能,研究受热面吹灰对锅炉排烟温度、锅炉效率及其相对变化率的影响,探讨锅炉各部位受热面吹灰作用的大小,以指导锅炉的优化吹灰。     

660MW超超临界机组锅炉燃烧热力特性分析

以布连电厂660 MW超超临界机组锅炉燃烧系统为研究对象,结合锅炉燃用煤质易结焦特性及锅炉结构特点,分析炉膛热负荷分布规律、烟温偏差、锅炉热效率、NOx排放等特性。通过分析表明,660 MW超超临界机组锅炉容积热负荷为75.7 kW/m3,炉膛出口烟温偏差平均为19.6℃,偏差系数1.03,锅炉热效率达到94.93%,NOx排放质量浓度261 mg/m3,指标远优于同容量、同燃烧方式的亚临界机组锅炉,充分显示了超超临界机组锅炉燃煤发电技术的优势。     

化学清洗对超临界机组末级过热器换热管传热过程影响模拟研究

化学清洗是解决超临界机组过热器频繁超温的有效措施。本文以某超临界660 MW机组末级过热器T91换热管为研究对象,通过理论分析该锅炉实际运行工况与ANSYS软件模拟相结合的方法,研究该锅炉末级过热器换热管传热过程,并对化学清洗前后换热管壁温分布进行研究。结果表明:氧化皮越厚、机组负荷越高,过热器换热管壁温越高;化学清洗可以显著改善末级过热器换热性能,降低末级过热器管屏之间的温度偏差。     

1000 MW超超临界二次再热塔式锅炉运行优化研究

为解决超超临界二次再热塔式锅炉主蒸汽和一、二次再热蒸汽温度低,飞灰含碳量高等问题,以某1 000 MW超超临界二次再热塔式锅炉为例进行试验研究,结果表明：磨煤机组合和运行O₂是影响蒸汽温度的重要因素;烟气再循环可有效提高蒸汽温度,但烟气再循环量过大,易造成着火不稳;通过调整燃烧器热负荷均匀性、燃尽风配风、烟气挡板、煤粉细度、吹灰等优化手段,降低了飞灰含碳量,提高了主蒸汽和一、二次再热蒸汽温度和锅炉效率,有利于机组运行的安全性和经济性。